特許 7462124 分岐配管及び分岐配管の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-27

(45)【発行日】2024-04-04

(54)【発明の名称】分岐配管及び分岐配管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 41/02 20060101AFI20240328BHJP

   F16L 13/00 20060101ALI20240328BHJP

   B23K 9/23 20060101ALN20240328BHJP

【ＦＩ】

F16L41/02

F16L13/00

B23K9/23 B

B23K9/23 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024504518

(86)(22)【出願日】2023-08-31

(86)【国際出願番号】 JP2023031939

【審査請求日】2024-01-24

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519355493

【氏名又は名称】日揮グローバル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】高橋 淳

(72)【発明者】

【氏名】山崎 修

【審査官】渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１２４５３６４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２４３９９７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０７０３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１４１７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１３１０７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ４１／０２

Ｆ１６Ｌ １３／００

Ｂ２３Ｋ ９／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主管内層部、及び前記主管内層部を囲む主管外層部を有し、前記主管内層部及び前記主管外層部を貫通すると共に、前記主管外層部の外周面である外層外周面に形成された開口の直径が前記主管内層部の内周面である内層内周面に形成された開口の直径よりも大きい主管分岐穴が設けられた主管と、
前記主管の軸方向と交差する方向に延在する枝管と、
前記主管の前記外層外周面に前記枝管の端部を連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記主管内層部と前記主管外層部とが互いに接触すると共に前記主管分岐穴に露出する主管接触部を覆う主管側連結溶接部と、
前記主管側連結溶接部と前記枝管の端部との間に設けられて、前記枝管を前記主管に連結する枝管側連結溶接部と、
前記主管分岐穴に配置されるリング部材と、を有し、
前記主管外層部は、前記主管内層部とは異なる材料によって構成されており、
前記主管側連結溶接部は、
前記内層内周面から露出した内側肉盛り露出面と、
前記主管分岐穴の内周面である分岐穴内周面に接すると共に前記主管接触部を覆う肉盛り外周面と、
前記リング部材の外周面であるリング外周面に接する肉盛り内周面と、を含む、分岐配管。

【請求項2】

前記外層外周面に沿った前記主管側連結溶接部の面積は、前記内側肉盛り露出面の面積より大きい、請求項１に記載の分岐配管。

【請求項3】

前記主管、前記枝管及び前記連結部によって形成される流路は、前記内層内周面と、前記内側肉盛り露出面と前記リング部材の内周面であるリング内周面と、前記枝管側連結溶接部の内周面である連結溶接部内周面と、前記枝管の内周面である枝管内周面と、によって規定され、
前記主管内層部、前記主管側連結溶接部、前記リング部材、前記枝管側連結溶接部及び前記枝管は、互いに同等の耐腐食性を有する材料によって構成されている、請求項１又は請求項２に記載の分岐配管。

【請求項4】

前記枝管の軸線方向から見て、前記枝管の外周縁の位置は、前記主管側連結溶接部の外周縁の位置よりも外側である、請求項１又は請求項２に記載の分岐配管。

【請求項5】

前記枝管の軸線方向から見て、前記枝管の外周縁の位置は、前記主管側連結溶接部の外周縁の位置よりも内側である、請求項１又は請求項２に記載の分岐配管。

【請求項6】

前記枝管の軸線方向から見て、前記枝管の内周縁の位置は、前記主管側連結溶接部の内周縁の位置よりも内側である、請求項１又は請求項２に記載の分岐配管。

【請求項7】

主管内層部、及び前記主管内層部を囲み前記主管内層部とは異なる材料によって構成された主管外層部を有する主管に、前記主管内層部及び前記主管外層部を貫通すると共に、前記主管外層部の外周面である外層外周面に形成される開口の直径が前記主管内層部の内周面である内層内周面に形成される開口の直径よりも大きい主管分岐穴を形成する工程と、
前記主管分岐穴にリング部材を設ける工程と、
前記主管内層部と前記主管外層部とが互いに接触すると共に前記主管分岐穴に露出する主管接触部を覆う主管側連結溶接部を形成する工程と、
前記主管の軸方向と交差する方向に延在すると共に前記主管側連結溶接部に対面するように配置された枝管の端部と前記主管側連結溶接部との間に、前記枝管を前記主管に連結する枝管側連結溶接部を形成する工程と、を有し、
前記主管側連結溶接部を形成する工程では、前記主管分岐穴の内周面である分岐穴内周面と前記リング部材の外周面であるリング外周面との間に前記主管側連結溶接部を形成する、分岐配管の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分岐配管及び分岐配管の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

石油処理又はガス処理等が行われるプラントは、硫化水素又は塩化物と言った腐食性を有する流体（以下「腐食性流体」と称する）が流れる部位を含む。塔槽、機器及び配管等のように腐食性流体が流れる部位には、いわゆるクラッド管が用いられることがある。クラッド管は、異種金属を接合した複合材である。クラッド管は、例えば、炭素鋼により構成された母材部と、ニッケル合金などにより構成された合材部と、が積層された構成を有する。合材部の材料を適宜選択することによって、腐食性流体に対する耐腐食性を持たせることができる。

【0003】

石油処理又はガス処理等が行われるプラントでは、流体を分岐させたり、流体を合流させたりする。このような分岐や合流のために、クラッド管に分岐部を設ける。例えば、特許文献１には、耐食合金複合管に分岐管を連結する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】中国特許出願公開第１１２４３９９７９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

クラッド管に分岐部を設ける場合には、クラッド管に貫通穴を設けることになる。クラッド管は、異種材料が積層されているので、この貫通穴の内周面には、異種材料が互いに接合された部位が露出する。異種材料が互いに接合された部位に流体が触れると、イオン化傾向が相対的に大きい方の材料の腐食が促進される。この現象は、ガルバニック腐食と称されている。従って、クラッド管を含む分岐配管を形成する場合には、ガルバニック腐食の発生を抑制するための処置が要求される。

【0006】

そこで、本発明は、ガルバニック腐食の発生を抑制可能な分岐配管及び当該分岐配管の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態である分岐配管は、主管内層部、及び主管内層部を囲む主管外層部を有し、主管内層部及び主管外層部を貫通すると共に、主管外層部の外周面である外層外周面に形成された開口の直径が主管内層部の内周面である内層内周面に形成された開口の直径よりも大きい主管分岐穴が設けられた主管と、主管の軸方向と交差する方向に延在する枝管と、主管の外層外周面に枝管の端部を連結する連結部と、を備える。連結部は、主管内層部と主管外層部とが互いに接触すると共に主管分岐穴に露出する主管接触部を覆う主管側連結溶接部と、主管側連結溶接部と枝管の端部との間に設けられて、枝管を主管に連結する枝管側連結溶接部と、を有し、主管外層部は、主管内層部とは異なる材料によって構成されている。

【0008】

この分岐配管では、外層外周面に形成された開口の直径が、内層内周面に形成された開口の直径よりも大きい。このような構成である主管分岐穴によれば、外層外周面に形成された開口から内層内周面に形成された開口に向かって溶接棒を挿入しやすいので、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位に主管側連結溶接部を容易に設けることができる。従って、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位に流体が触れることがないので、ガルバニック腐食の発生を抑制することができる。

【0009】

一形態の分岐配管において、主管側連結溶接部は、内層内周面から露出した内側肉盛り露出面を有してもよい。この構成によれば、主管内層の内層内周面から内側肉盛り露出面が露出している。その結果、主管側連結溶接部は、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位から内層内周面に形成された開口までの領域を覆っている。従って、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位に流体が到達しにくくなるので、ガルバニック腐食の発生をさらに抑制することができる。

【0010】

一形態の分岐配管において、外層外周面に沿った主管側連結溶接部の面積は、内側肉盛り露出面の面積より大きくてもよい。この構成によれば、主管側連結溶接部と枝管側連結溶接部とが接する領域を大きく確保することができる。その結果、主管側連結溶接部を枝管側連結溶接部に良好に接続することができる。

【0011】

一形態の分岐配管において連結部は、主管分岐穴に配置されるリング部材をさらに有し、主管側連結溶接部は、主管分岐穴の内周面である分岐穴内周面に接すると共に主管接触部を覆う肉盛り外周面と、リング部材の外周面であるリング外周面に接する肉盛り内周面と、を含んでもよい。この構成によれば、主管分岐穴に配置されるリング部材の内周面が流路を規定する。その結果、流路の構成を所望の構成とすることができる。

【0012】

一形態の分岐配管において、主管、枝管及び連結部によって形成される流路は、内層内周面と、内側肉盛り露出面とリング部材の内周面であるリング内周面と、枝管側連結溶接部の内周面である連結溶接部内周面と、枝管の内周面である枝管内周面と、によって規定され、主管内層部、主管側連結溶接部、リング部材、枝管側連結溶接部及び枝管は、互いに同等の耐腐食性を有する材料によって構成されてもよい。この構成によれば、互いに同等の耐腐食性を有する材料によって、腐食性流体が流れる流路を形成することができる。

【0013】

一形態の分岐配管において、枝管の軸線方向から見て、枝管の外周縁の位置は、主管側連結溶接部の外周縁の位置よりも外側であってもよい。この構成によれば、比較的太い枝管を連結することができる。

【0014】

一形態の分岐配管において、枝管の軸線方向から見て、枝管の外周縁の位置は、主管側連結溶接部の外周縁の位置よりも内側であってもよい。この構成によれば、比較的細い枝管を連結することができる。

【0015】

一形態の分岐配管において、枝管の軸線方向から見て、枝管の内周縁の位置は、主管側連結溶接部の内周縁の位置よりも内側であってもよい。この構成によれば、枝管の内周面と主管側連結溶接部の内周面との間に段差が設けられる。そして、この段差にリング部材を配置することができる。

【0016】

本発明の別の形態である分岐配管の製造方法は、主管内層部、及び主管内層部を囲み、主管内層部とは異なる材料によって構成された主管外層部を有する主管に、主管内層部及び主管外層部を貫通すると共に、主管外層部の外周面である外層外周面に形成される開口の直径が主管内層部の内周面である内層内周面に形成される開口の直径よりも大きい主管分岐穴を形成する工程と、主管内層部と主管外層部とが互いに接触すると共に主管分岐穴に露出する主管接触部を覆う主管側連結溶接部を形成する工程と、主管の軸方向と交差する方向に延在すると共に主管側連結溶接部に対面するように配置された枝管の端部である枝管の端部と主管側連結溶接部との間に、枝管を主管に連結する枝管側連結溶接部を形成する工程と、を有する。

【0017】

この分岐配管の製造方法では、外層外周面に形成された開口の直径が、内層内周面に形成された開口の直径よりも大きい主管分岐穴を設ける。このような構成である主管分岐穴によれば、外層外周面に形成された開口から内層内周面に形成された開口に向かって溶接棒を挿入しやすいので、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位に主管側連結溶接部を容易に設けることができる。従って、主管内層部と主管外層部とが互いに接触する部位に流体が触れることがないので、ガルバニック腐食の発生を抑制することができる。

【0018】

別の形態の分岐配管の製造方法は、主管分岐穴を形成する工程の後に、主管分岐穴にリング部材を設ける工程をさらに有してもよい。主管側連結溶接部を形成する工程では、主管分岐穴の内周面である分岐穴内周面とリング部材の外周面であるリング外周面との間に主管側連結溶接部を形成してもよい。この工程によれば、流体の流路を主管分岐穴に配置されるリング部材の内周面によって規定することができる。その結果、流路の構成を所望の構成とすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の分岐配管、及び分岐配管の製造方法によれば、ガルバニック腐食の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、一部が断面図で表示された分岐配管の斜視図である。

【図2】図２は、図１の部分拡大図である。

【図3】図３は、図２の部分拡大図である。

【図4】図４（ａ）は、変形例に係る分岐配管の枝管と主管側連結溶接部とを拡大して示す断面斜視図である。図４（ｂ）は、別の変形例に係る分岐配管の枝管と主管側連結溶接部とを拡大して示す断面斜視図である。

【図5】図５は、分岐配管の製造方法のフローチャートである。

【図6】図６は、主管基材を示す斜視図である。

【図7】図７は、主管基材に仮貫通穴を形成する工程を示す図である。

【図8】図８は、主管分岐穴を形成する工程を示す図である。

【図9】図９は、リング基材を主管に仮留めする工程を示す図である。

【図10】図１０は、主管側連結溶接部を形成する工程を示す図である。

【図11】図１１は、リング部材を形成する工程を示す図である。

【図12】図１２は、枝管を連結する工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0022】

図１に示す分岐配管１は、内部に腐食性流体が流れる配管である。腐食性流体としては、例えば、硫化水素及び塩化物を含む流体が挙げられる。石油処理又はガス処理等が行われるプラントにおいて、分岐配管１は、その内部を流れる腐食性流体を分岐又は合流させるために用いられる。

【0023】

分岐配管１は、主管２と、枝管３と、連結部４とを備える。主管２の内部には、腐食性流体が流れる。主管２の内部を流れる腐食性流体の一部は分岐され、枝管３の内部には、当該腐食性流体の一部が流れる。

【0024】

主管２は、いわゆるクラッド管である。主管２は、円筒状の形状を有する。主管２は、軸線Ｘ２１を有する。枝管３は、円筒状の形状を有する。枝管３の軸線Ｘ３は、軸線Ｘ２１と交差する。本実施形態では、軸線Ｘ３は、軸線Ｘ２１と直交する。軸線Ｘ３は、軸線Ｘ２１と直交していなくてもよい。例えば、軸線Ｘ３は、軸線Ｘ２１に対して４５°傾斜していてもよい。枝管３の内径は、主管２の内径より小さくてもよい。また、枝管３の外径は、主管２の外径より小さくてもよい。連結部４は、主管２の外周面の枝管３の端部との間に設けられており、主管２に枝管３を連結する。

【0025】

図２は、枝管３及び連結部４を拡大して示す断面斜視図である。主管２は、主管内層部２１と、主管外層部２２とを有する。主管２の主管内層部２１は、主管２の内側部分を構成する。主管内層部２１は、主管２の内周面を構成する内層内周面２１ａを有する。内層内周面２１ａには、腐食性流体が接触する。主管内層部２１は、耐腐食性を有する材料によって構成されている。本明細書では、「耐腐食性」は、腐食性流体によって、腐食され難い性質を指す。なお、本実施形態の分岐配管１は、耐腐食性に注目するものである。耐腐食性を確保するための分岐配管１を構成する材料については、後に詳細に説明する。

【0026】

主管外層部２２は、主管内層部２１を囲む部分である。主管外層部２２は、主管２の外周面を構成する外層外周面２２ａを有する。主管外層部２２は、主管内層部２１とは異なる材料によって構成されている。主管外層部２２は、主管２の強度を向上させる材料によって構成されている。

【0027】

主管２には、主管分岐穴２Ｈが設けられている。主管分岐穴２Ｈは、枝管３の軸線Ｘ３と重なる軸線Ｘ２２を有すると共に、主管内層部２１及び主管外層部２２を貫通する。主管分岐穴２Ｈは、内層側開口２１ｈと、外層側開口２２ｈとを有する。内層側開口２１ｈは、内層内周面２１ａに形成されている。外層側開口２２ｈは、外層外周面２２ａに形成されている。外層側開口２２ｈの内径は、内層側開口２１ｈの内径よりも大きい。つまり、主管分岐穴２Ｈは、円錐台の形状を有する。より詳細には、主管分岐穴２Ｈの内径は、軸線Ｘ２１から遠ざかるほど大きい。

【0028】

枝管３は、枝管下端面３ａと、枝管上端面３ｂと、枝管内周面３ｃと、枝管外周面３ｄと、を有する。枝管下端面３ａは、連結部４を介して主管２と対面する。枝管上端面３ｂは、枝管下端面３ａに対して逆側の端面であり、図示しない別の管と接続される。枝管内周面３ｃは、枝管３の内周面であって、前述した腐食性流体と接する。枝管外周面３ｄは、枝管３の外周面であり、目視可能な面である。

【0029】

連結部４は、主管分岐穴２Ｈを定義する分岐穴内周面２Ｓを枝管下端面３ａに連結する。さらに詳細には、分岐穴内周面２Ｓは、主管内層部２１の一部が露出している内層露出面２１ｓと、主管外層部２２の一部が露出している外層露出面２２ｓとを有する。連結部４は、これら内層露出面２１ｓ及び外層露出面２２ｓの両方を覆う。そして、枝管下端面３ａは、下端平面３ａ１と、下端斜面３ａ２と、を含む。連結部４は、これら下端平面３ａ１及び下端斜面３ａ２の両方を覆う。

【0030】

さらに図３を参照して連結部４を詳細に説明する。図３に示すように、連結部４は、リング部材４１と、主管側連結溶接部４２と、枝管側連結溶接部４３とを有する。

【0031】

リング部材４１は、腐食性流体が流れる流路を定義する部材である。リング部材４１は、耐腐食性を有する材料によって構成されている。リング部材４１は、例えば、枝管３と同じ材料によって形成してよい。リング部材４１は、円筒状の形状を有する。リング部材４１は、主管分岐穴２Ｈに配置されている。リング部材４１は、軸線Ｘ３と重なる軸線を有する。リング部材４１は、リング下端面４１ａと、リング上端面４１ｂとを有する。リング下端面４１ａは、軸線Ｘ３に沿う方向におけるリング部材４１の端面のうち、軸線Ｘ２１により近いほうの端面である。リング下端面４１ａは、リング上端面４１ｂとは反対側に位置する端面である。リング上端面４１ｂは、枝管下端面３ａから離間しており、リング上端面４１ｂと枝管下端面３ａとの間には、枝管側連結溶接部４３の一部が挟まれている。リング上端面４１ｂは、軸線Ｘ２１を中心とする径方向において、外層外周面２２ａとほぼ面一である。

【0032】

リング部材４１は、リング内周面４１ｃと、リング外周面４１ｄとを有する。リング内周面４１ｃは、リング部材４１の内周面である。リング内周面４１ｃには、腐食性流体が接触する。図２の例示において、リング内周面４１ｃを基準として、軸線Ｘ３の方向から枝管３を見たとき、枝管３の枝管内周面３ｃは、リング内周面４１ｃと概ね一致する。リング外周面４１ｄは、リング部材４１の外周面である。リング外周面４１ｄは、主管２の分岐穴内周面２Ｓから離間しており、リング外周面４１ｄと分岐穴内周面２Ｓとの間には、主管側連結溶接部４２が挟まれている。

【0033】

主管側連結溶接部４２は、リング部材４１を主管２に連結する。主管側連結溶接部４２は、リング外周面４１ｄと分岐穴内周面２Ｓとの間に充填されるように設けられている。換言すると、主管側連結溶接部４２は、分岐穴内周面２Ｓを覆っている。さらに詳細には、主管側連結溶接部４２は、分岐穴内周面２Ｓが含む主管接触部２Ｃを覆う。主管接触部２Ｃは、主管分岐穴２Ｈに露出する内層露出面２１ｓの縁２１ｓ１と、外層露出面２２ｓの縁２２ｓ１とが互いに接する部分である。分岐穴内周面２Ｓは、内層露出面２１ｓ及び外層露出面２２ｓを含むので、内層露出面２１ｓ及び外層露出面２２ｓの双方は、腐食性流体が流れる流路に露出しない。さらに、主管接触部２Ｃも腐食性流体が流れる流路に露出しない。

【0034】

主管側連結溶接部４２は、耐腐食性を有する材料によって構成されている。主管側連結溶接部４２は、内側肉盛り露出面４２ａと、外側肉盛り露出面４２ｂと、肉盛り内周面４２ｃと、肉盛り外周面４２ｄと、を有する。

【0035】

内側肉盛り露出面４２ａは、軸線Ｘ２１を中心とする径方向と交差する。内側肉盛り露出面４２ａは、主管２の内部空間から見たときに、内層内周面２１ａとリング下端面４１ａとの間に位置している。内側肉盛り露出面４２ａは、内層内周面２１ａに対して面一であってもよい。内側肉盛り露出面４２ａは、リング下端面４１ａに対して面一であってもよい。

【0036】

外側肉盛り露出面４２ｂは、軸線Ｘ２１を中心とする径方向と交差する。外側肉盛り露出面４２ｂは、主管２の外部空間から見たときに、外層外周面２２ａとリング上端面４１ｂとの間に位置している。外側肉盛り露出面４２ｂは、外層外周面２２ａに対して面一であってもよい。外側肉盛り露出面４２ｂはリング上端面４１ｂに対して面一であってもよい。

【0037】

外側肉盛り露出面４２ｂの外周縁は、主管側連結溶接部４２の肉盛り外周縁４２ｂａを構成する。肉盛り外周縁４２ｂａを基準として、軸線Ｘ３の方向から枝管３を見たとき、枝管３の枝管外周面３ｄは、肉盛り外周縁４２ｂａと概ね一致する。

【0038】

なお、軸線Ｘ３から見たときの枝管３の枝管外周面３ｄは、肉盛り外周縁４２ｂａとの関係は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す構成であってもよい。図４（ａ）に示す例示では、軸線Ｘ３の方向から枝管３を見たとき、枝管３の枝管外周面３ｄは、肉盛り外周縁４２ｂａの外側に位置する。図４（ｂ）に示す例示では、軸線Ｘ３の方向から枝管３を見たとき、枝管３の枝管外周面３ｄは、肉盛り外周縁４２ｂａの内側に位置する。

【0039】

リング部材４１と主管側連結溶接部４２とが溶融し互いに一体化されると、溶接に起因する溶け込み線４２ｓ（溶接線）が形成される。肉盛り内周面４２ｃは、溶け込み線４２ｓをリング外周面４１ｄと共有する。図３に示す溶け込み線４２ｓは、直線状を呈している。しかしながら、溶け込み線４２ｓは、直線状を呈するものに限定されない。図３の例示において、肉盛り内周面４２ｃを基準として、軸線Ｘ３の方向から枝管３を見たとき、枝管３の枝管内周面３ｃは、肉盛り内周面４２ｃよりも内側に位置する。肉盛り外周面４２ｄは、分岐穴内周面２Ｓに接する。分岐穴内周面２Ｓが斜面であるから、肉盛り外周面４２ｄも斜面である。

【0040】

枝管側連結溶接部４３は、枝管３をリング部材４１及び主管側連結溶接部４２に連結する。枝管側連結溶接部４３は、耐腐食性を有する材料によって構成されている。

【0041】

枝管側連結溶接部４３は、連結溶接部下端面４３ａと、連結溶接部上端面４３ｂと、連結溶接部内周面４３ｃと、連結溶接部外周面４３ｄと、を有する。

【0042】

さらに、枝管側連結溶接部４３は、主管側連結溶接部４２と枝管３との間を充填するように設けられている。詳細には、枝管側連結溶接部４３は、リング部材４１と枝管下端面３ａとの間、及び主管側連結溶接部４２と下端斜面３ａ２との間に設けられている。枝管側連結溶接部４３は、連結薄肉部４３１と、連結厚肉部４３２とを有する。連結薄肉部４３１は、リング部材４１と枝管下端面３ａとの間に位置する。連結厚肉部４３２は、主管側連結溶接部４２と下端斜面３ａ２との間に位置する。連結薄肉部４３１は、一定の厚みを有する。連結厚肉部４３２は、連結薄肉部４３１から遠ざかるほど増加する厚みを有する。枝管側連結溶接部４３は、連結厚肉部４３２の一部及び連結薄肉部４３１を介して枝管３をリング部材４１に連結している。枝管側連結溶接部４３は、連結厚肉部４３２を介して枝管３を主管側連結溶接部４２に連結している。

【0043】

枝管側連結溶接部４３は、枝管側連結溶接部４３の内周面である連結溶接部内周面４３ｃと、枝管側連結溶接部４３の外周面である連結溶接部外周面４３ｄとを有する。連結溶接部内周面４３ｃには、腐食性流体が接触する。連結溶接部外周面４３ｄは、枝管外周面３ｄよりも外側に位置する。

【0044】

＜主管、枝管、連結部の材料＞
本実施形態の分岐配管１は、腐食性流体が流れる流路を構成する。従って、腐食性流体に接触する箇所は、すべて耐腐食性を有する材料によって形成される。

【0045】

耐腐食性を有する材料として、例えば、ニッケルクロム鉄合金及び高ニッケル鉄基合金が挙げられる。ニッケルクロム鉄合金の例示は、インコネル（登録商標）であり、ニッケルを主材として、鉄、クロム、ニオブ、モリブデンといった添加材料を含む。インコネルの具体例のひとつが、インコネル６２５（ALLOY 625）である。インコネルの別の具体例は、ALLOY 82及びALLOY 182である。ALLOY 82及びALLOY 182は、ALLOY 625と同様に優れた耐食性を有する。米国溶接協会（American Welding Society：AWS）が定める規格（AWS）によれば、ALLOY 625の規格番号は、ENiCrMo-3又はERNiCrMo-3である。ALLOY 82の規格番号は、ERNiCr-3である。ALLOY 182の規格番号は、ENiCrFe-3である。高ニッケル鉄基合金の例示は、インコロイであり、オーステナイト系ニッケル－鉄－クロム合金にチタン、銅及びモリブデンを添加材料として含む。インコロイの具体例のひとつが、インコロイ８２５（ALLOY 825）である。

【0046】

耐腐食性を有する別の材料として、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼も挙げることができる。オーステナイト系ステンレス鋼の具体例は、ＳＵＳ３１６Ｌ及びＳＵＳ３０９ＬＭｏである。ＳＵＳ３０９ＬＭｏは、溶接棒の材料としても用いられるものであるから、溶接によって形成される連結部４の材料として採用することができる。

【0047】

上記に例示した金属材料は、一般に耐腐食性が高い材料として知られている。本実施形態でいう「同等の耐腐食性を有する材料」とは、上記に例示した金属材料に含まれるものを意味する。つまり、同等の耐腐食性を有する材料に含まれるものの例示は、インコネル６２５（ALLOY 625）、インコロイ８２５（ALLOY 825）、ＳＵＳ３１６Ｌ及びＳＵＳ３０９ＬＭｏである。また、ニッケルクロム鉄合金、高ニッケル鉄基合金及びーステナイト系ステンレス鋼に属するその他の材料にも、同等の耐腐食性を有する材料に含めてよいものが存在する。

【0048】

具体的な材料の組み合わせを例示する。しかし、本実施形態の分岐配管１を構成するに際して、以下の材料の組み合わせに限定されない。例えば、主管内層部２１が鍛造によって形成される場合には、主管内層部２１及びリング部材４１は同じ材料によって形成してよい。主管内層部２１が肉盛り溶接によって形成される場合には、主管内層部２１、主管側連結溶接部４２及び枝管側連結溶接部４３は同じ材料によって形成してよい。

【0049】

第１の例示は以下のとおりである。
・主管内層部２１：ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）
・主管外層部２２：炭素鋼
・枝管３：ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）
・リング部材４１：ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）
・主管側連結溶接部４２及び枝管側連結溶接部４３：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０９ＬＭｏ）

【0050】

第２の例示は以下のとおりである。
・主管内層部２１：Ａｌｌｏｙ６２５（ニッケルクロム鉄合金）
・主管外層部２２：炭素鋼
・枝管３：Ａｌｌｏｙ８２５（高ニッケル鉄基合金）
・リング部材４１：Ａｌｌｏｙ８２５（高ニッケル鉄基合金）
・主管側連結溶接部４２及び枝管側連結溶接部４３：Ａｌｌｏｙ６２５（ニッケルクロム鉄合金）

【0051】

例えば、第１の例示では、主管２は、炭素鋼とステンレス鋼との接触部位を含む。ここで、それぞれの材料における標準電極電位を比較すると、ステンレス鋼の標準電極電位が比較的高く、炭素鋼の標準電極電位が比較的低い。つまり、ステンレス鋼はイオン化しにくく、炭素鋼はイオン化しやすい。このイオン化傾向の相違は、いわゆるガルバニック腐食の原因となる。しかし、本実施形態の分岐配管１は、ステンレス鋼からなる主管内層部２１と炭素鋼からなる主管外層部２２との接触部位が、主管側連結溶接部４２に覆われている。従って、異種金属が接触する部位が腐食性流体にさらされることがないので、ガルバニック腐食の発生を抑制できる。

【0052】

さらに、腐食性流体にさらされる部位である、主管内層部２１、枝管３、主管側連結溶接部４２及び枝管側連結溶接部４３は、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼又はニッケル合金によって構成されている。これらの材料では、具体的な組成比が異なっていたとしても、互いに近い標準電極電位を有するので、基本的にガルバニック腐食は生じない。

【0053】

つまり、本実施形態の分岐配管１は、第１に異種金属が接する部位を腐食性流体にさらさない構成を有し肉盛り外周面、第２に腐食性流体にさらされる部位は耐腐食性が高く互いに近い標準電極電位を有する材料によって構成されている、という２つの理由により、腐食性流体に対する耐腐食性を確保している。

【0054】

次に、分岐配管１において、主管２から枝管３に向かって腐食性流体が流れる場合の流路について説明する。主管２から枝管３に向かって腐食性流体が流れる場合、まず腐食性流体は、主管２の主管内層部２１が構成する内層内周面２１ａによって画定された領域を流れる。次に、主管分岐穴２Ｈに向かって流れる腐食性流体は、主管側連結溶接部４２の内側肉盛り露出面４２ａ、リング部材４１のリング下端面４１ａ、及びリング部材４１のリング内周面４１ｃに沿って流れる。次に、腐食性流体は、枝管側連結溶接部４３の連結溶接部内周面４３ｃ、及び枝管３の枝管内周面３ｃに沿って流れる。したがって、主管２、枝管３及び連結部４によって形成される流路は、内層内周面２１ａと、内側肉盛り露出面４２ａと、リング下端面４１ａと、リング内周面４１ｃと、連結溶接部内周面４３ｃと、枝管内周面３ｃとによって規定されている。

【0055】

次に、図５～図１２を参照しながら、本実施形態の分岐配管１の製造方法を説明する。図５は、分岐配管１の製造方法のフローチャートである。図６は、主管基材Ｍ２を示す斜視図である。図７は、主管基材Ｍ２に仮貫通穴Ｍ２Ｈを形成する工程を示す図である。図８は、主管分岐穴２Ｈを形成する工程を示す図である。図９は、リング基材Ｍ４１を主管２に仮留めする工程を示す図である。図１０は、主管側連結溶接部４２を形成する工程を示す図である。図１１は、リング部材４１を形成する工程を示す図である。図１２は、枝管３を連結する工程を示す図である。

【0056】

まず、図６に示すように、主管基材Ｍ２を準備する（Ｓ１）。主管基材Ｍ２は、主管分岐穴２Ｈが形成されていない点において、主管２と主に相違する。続いて、図７に示すように、主管基材Ｍ２に仮貫通穴Ｍ２Ｈを形成する（Ｓ２）。仮貫通穴Ｍ２Ｈの径は、一定の大きさである。

【0057】

続いて、図８に示すように、主管分岐穴２Ｈを形成する（Ｓ３）。主管分岐穴２Ｈは、仮貫通穴Ｍ２Ｈの内周面を削ることによって形成される。主管分岐穴２Ｈが形成されることによって、主管２が得られる。

【0058】

続いて、図９に示すように、リング基材Ｍ４１を主管２に仮留めする（Ｓ４）。リング基材Ｍ４１は、リング部材４１のもとになる部材である。リング基材Ｍ４１は、円筒状の形状を有する。リング基材Ｍ４１の長さは、リング部材４１よりも長い。のちの工程（Ｓ６）において、リング基材Ｍ４１が切断されることによって、所定の長さであるリング部材４１が形成される。

【0059】

リング基材Ｍ４１の外周面Ｍ４１ｄは、主管２の分岐穴内周面２Ｓとは接触していない。リング基材Ｍ４１の下端面は、主管２の内層内周面２１ａに概ね一致する。リング基材Ｍ４１は、溶接仮留め部Ｍ５によって主管２に固定されている。溶接仮留め部Ｍ５は、リング基材Ｍ４１から遠ざかるように湾曲した形状を有する。溶接仮留め部Ｍ５の一端は、外層外周面２２ａに連結される。溶接仮留め部Ｍ５の他端は、リング基材Ｍ４１の外周面Ｍ４１ｄに連結されている。図９には、２本の溶接仮留め部Ｍ５を図示する。リング基材Ｍ４１を仮固定するための溶接仮留め部Ｍ５の数は、任意である。

【0060】

続いて、図１０に示すように、主管側連結溶接部４２を形成する（Ｓ５）。主管側連結溶接部４２は、例えば、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ溶接）によって形成される。主管分岐穴２Ｈの外層側開口２２ｈから内層側開口２１ｈに向かって例えばアーク溶接のための溶接棒を挿入する。そして、リング基材Ｍ４１の外周面Ｍ４１ｄと分岐穴内周面２Ｓとの間において、内層側開口２１ｈから外層側開口２２ｈに向かって主管側連結溶接部４２を形成する。主管側連結溶接部４２は、外層外周面２２ａの位置と一致するか、外層外周面２２ａより突出するまで形成される。

【0061】

なお、主管２の肉厚が厚い場合には、主管側連結溶接部４２は、異なる種別の溶接によって形成されてもよい。例えば、主管側連結溶接部４２は、内層露出面２１ｓに接する部位および内側肉盛り露出面４２ａを含む溶接下層部４２ｒと、外層露出面２２ｓに接する部位および外側肉盛り露出面４２ｂを含む溶接上層部４２ｐと、を含むものとする。上述の説明のように、溶接下層部４２ｒ及び溶接上層部４２ｐは、いずれもガスタングステンアーク溶接によって形成してもよい。また、溶接下層部４２ｒをもガスタングステンアーク溶接によって形成し、溶接上層部４２ｐをシールドメタルアーク溶接（ＳＭＡＷ溶接）又はフラックス入りアーク溶接（ＦＣＡＷ溶接）によって形成してもよい。

【0062】

続いて、図１１に示すように、リング部材４１を形成する（Ｓ６）。より詳細には、リング基材Ｍ４１のうち主管分岐穴２Ｈから突出した部分の一部を切断する。リング基材Ｍ４１は、軸線Ｘ２２に沿う方向と直交する方向において切断される。切断の結果得られたリング部材４１のリング上端面４１ｂは、外層外周面２２ａと面一であってもよい。この場合には、リング上端面４１ｂは、外層外周面２２ａに沿った曲面状である。また、リング上端面４１ｂは、外層外周面２２ａから突出してもよい。この場合には、リング上端面４１ｂは、軸線Ｘ３に直交する平面である。なお、この工程Ｓ６では、主管側連結溶接部４２の一部を削りとってもよい。このような切断加工又は研削加工の結果、外側肉盛り露出面４２ｂが形成されてもよい。この場合には、外側肉盛り露出面４２ｂは、外層外周面２２ａと面一であり、外層外周面２２ａに沿った曲面状であってもよい。

【0063】

続いて、図１２に示すように、枝管３を配置する（Ｓ７）。具体的には、枝管３がリング部材４１から軸線Ｘ３に沿う方向において離間するとともに、主管側連結溶接部４２に対面する位置に配置する。

【0064】

そして、枝管３とリング部材４１との間、及び枝管３と主管側連結溶接部４２との間に、枝管側連結溶接部４３を形成する（Ｓ８）。溶接棒を枝管３の枝管外周面３ｄ側から枝管３と主管側連結溶接部４２との間に差し込み、溶接棒の先端を枝管３とリング部材４１との間に位置させる。そして、溶接棒の先端を軸線Ｘ３周りに回転させながら外周側に移動させることによって、枝管側連結溶接部４３を形成する。その結果、枝管３はリング部材４１及び主管側連結溶接部４２に連結される。

【0065】

＜作用効果＞
分岐配管１は、主管内層部２１、及び主管内層部２１を囲む主管外層部２２を有し、主管内層部２１及び主管外層部２２を貫通すると共に、主管外層部２２の外周面である外層外周面２２ａに形成された開口の直径が主管内層部２１の内周面である内層内周面２１ａに形成された開口の直径よりも大きい主管分岐穴２Ｈが設けられた主管２と、主管２の軸線Ｘ２１の方向と交差する方向に延在する枝管３と、主管２の外層外周面２２ａに枝管３の端部を連結する連結部４と、を備える。連結部４は、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触すると共に主管分岐穴２Ｈに露出する主管接触部２Ｃを覆う主管側連結溶接部４２と、主管側連結溶接部４２と枝管３の端部との間に設けられて、枝管３を主管２に連結する枝管側連結溶接部４３と、を有する。主管外層部２２は、主管内層部２１とは異なる材料によって構成されている。

【0066】

外層外周面２２ａに形成された開口の直径は、内層内周面２１ａに形成された開口の直径よりも大きい。このような構成である主管分岐穴２Ｈによれば、外層外周面２２ａに形成された開口から内層内周面２１ａに形成された開口に向かって溶接棒を挿入しやすいので、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位に主管側連結溶接部４２を容易に設けることができる。従って、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位に流体が触れることがないので、ガルバニック腐食の発生を抑制することができる。

【0067】

主管側連結溶接部４２は、内層内周面２１ａから露出した内側肉盛り露出面４２ａを有する。この構成によれば、主管２の内層内周面２１ａから内側肉盛り露出面４２ａが露出している。その結果、主管側連結溶接部４２は、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位から内層内周面２１ａに形成された開口までの領域を覆っている。従って、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位に流体が到達しにくくなるので、ガルバニック腐食の発生をさらに抑制することができる。

【0068】

外層外周面２２ａに沿った外側肉盛り露出面４２ｂの面積は、内側肉盛り露出面４２ａの面積より大きい。この構成によれば、主管側連結溶接部４２と枝管側連結溶接部４３とが接する領域を大きく確保することができる。その結果、主管側連結溶接部４２を枝管側連結溶接部４３に良好に接続することができる。

【0069】

連結部４は、主管分岐穴２Ｈに配置されるリング部材４１をさらに有する。主管側連結溶接部４２は、主管分岐穴２Ｈの内周面である分岐穴内周面２Ｓに接すると共に主管接触部２Ｃを覆う肉盛り外周面４２ｄと、リング部材４１の外周面であるリング外周面４１ｄに接する肉盛り内周面４２ｃと、を含む。この構成によれば、主管分岐穴２Ｈに配置されるリング部材４１の内周面が流路を規定する。その結果、流路の構成を所望の構成とすることができる。

【0070】

主管２、枝管３及び連結部４によって形成される流路は、内層内周面２１ａと、内側肉盛り露出面４２ａとリング部材４１の内周面であるリング内周面４１ｃと、枝管側連結溶接部４３の内周面である連結溶接部内周面４３ｃと、枝管３の内周面である枝管内周面３ｃと、によって規定される。主管内層部２１、主管側連結溶接部４２、リング部材４１、枝管側連結溶接部４３及び枝管３は、互いに同等の耐腐食性を有する材料によって構成される。この構成によれば、互いに同等の耐腐食性を有する材料によって、腐食性流体が流れる流路を形成することができる。

【0071】

枝管３の軸線Ｘ３の方向から見て、枝管３の外周縁の位置は、主管側連結溶接部４２の外周縁の位置よりも外側であってもよい（図４（ａ）参照）。この構成によれば、比較的太い枝管３を連結することができる。

【0072】

一形態の分岐配管１において、枝管３の軸線Ｘ３の方向から見て、枝管３の外周縁の位置は、主管側連結溶接部４２の外周縁の位置よりも内側であってもよい（図４（ｂ）参照）。この構成によれば、比較的細い枝管３を連結することができる。

【0073】

一形態の分岐配管１において、枝管３の軸線Ｘ３の方向から見て、枝管３の内周縁の位置は、主管側連結溶接部４２の内周縁の位置よりも内側である。この構成によれば、枝管３の内周面と主管側連結溶接部４２の内周面との間に段差が設けられる。そして、この段差にリング部材４１を配置することができる。

【0074】

分岐配管１の製造方法は、主管内層部２１、及び主管内層部２１を囲み、主管内層部２１とは異なる材料によって構成された主管外層部２２を有する主管２に、主管内層部２１及び主管外層部２２を貫通すると共に、主管外層部２２の外周面である外層外周面２２ａに形成される開口の直径が主管内層部２１の内周面である内層内周面２１ａに形成される開口の直径よりも大きい主管分岐穴２Ｈを形成する工程（Ｓ２、Ｓ３）と、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触すると共に主管分岐穴２Ｈに露出する主管接触部２Ｃを覆う主管側連結溶接部４２を形成する工程（Ｓ５）と、主管２の軸線Ｘ２１の方向と交差する方向に延在すると共に主管側連結溶接部４２に対面するように配置された枝管３の端部と主管側連結溶接部４２との間に、枝管３を主管２に連結する枝管側連結溶接部４３を形成する工程（Ｓ８）と、を有する。

【0075】

分岐配管１の製造方法では、外層外周面２２ａに形成された開口の直径が、内層内周面２１ａに形成された開口の直径よりも大きい主管分岐穴２Ｈを設ける（Ｓ２、Ｓ３）。このような構成である主管分岐穴２Ｈによれば、工程Ｓ５において、外層外周面２２ａに形成された開口から内層内周面２１ａに形成された開口に向かって溶接棒を挿入しやすいので、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位に主管側連結溶接部４２を容易に設けることができる。従って、主管内層部２１と主管外層部２２とが互いに接触する部位に流体が触れることがないので、ガルバニック腐食の発生を抑制することができる。

【0076】

主管分岐穴２Ｈを形成する工程（Ｓ２、Ｓ３）の後に、主管分岐穴２Ｈにリング部材４１を設ける工程（Ｓ４、Ｓ６）をさらに有する。主管側連結溶接部４２を形成する工程（Ｓ５）では、主管分岐穴２Ｈの内周面である分岐穴内周面２Ｓとリング部材４１の外周面であるリング外周面４１ｄとの間に主管側連結溶接部４２を形成する。この工程によれば、流体の流路を主管分岐穴２Ｈに配置されるリング部材４１の内周面によって規定することができる。その結果、流路の構成を所望の構成とすることができる。

【0077】

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明の分岐配管、及び分岐配管の製造方法は、上記の実施形態で説明した態様に限定されるものではない。

【0078】

上記の実施形態では、枝管３は、クラッド管であるか否かは特定しなかった。枝管３は、クラッド管であってもよいし、クラッド管でなくてもよい。クラッド管を枝管３（オレット：Olet）として用いる場合には、枝管３の枝管内層部の材料は、主管側連結溶接部４２及び枝管側連結溶接部４３と同じ材料を選択すればよい。また、クラッド管でない管材を枝管３として用いる場合には、枝管３の材料は、リング部材４１と同じ材料を選択すればよい。

【符号の説明】

【0079】

１…分岐配管、２…主管、２Ｃ…主管接触部、２Ｈ…主管分岐穴、２Ｓ…分岐穴内周面、３…枝管、３ｃ…枝管内周面、４…連結部、２１…主管内層部、２１ａ…内層内周面、２２…主管外層部、２２ａ…外層外周面、４１…リング部材、４１ｃ…リング内周面、４１ｄ…リング外周面、４２…主管側連結溶接部、４２ａ…内側肉盛り露出面、４２ｃ…肉盛り内周面、４２ｄ…肉盛り外周面、４３…枝管側連結溶接部、Ｍ４１ｄ…外周面。

【要約】

分岐配管１は、主管内層部２１、及び主管内層部２１を囲む主管外層部２２を有し、主管内層部２１及び主管外層部２２を貫通すると共に外層外周面２２ａに形成される外層側開口２２ｈの直径が内層内周面２１ａに形成される内層側開口２１ｈの直径よりも大きい主管分岐穴２Ｈが設けられた主管２と、主管２の軸線Ｘ２１方向と交差する方向に延在する枝管３と、主管２の主管分岐穴２Ｈに枝管３の枝管下端面３ａを連結する連結部４と、を備え、連結部４は、主管分岐穴２Ｈに露出する主管内層部２１の縁と主管外層部２２の縁とが互いに接触する部位２ｄ３を覆う主管側連結溶接部４２と、主管側連結溶接部４２と枝管下端面３ａとの間に設けられて、枝管３を主管２に連結する枝管側連結溶接部４３と、を有し、主管外層部２２は、主管内層部２１とは異なる材料によって構成されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】